La fonction de communication - Architecture des Machines et des Systemes Informatiques - page 210

9.2 LES BUS

Comme nous l'avons indiqué dans les chapitres précédents, un bus peut être vu comme
un ensemble de « fils » qui relient les divers composants d'un ordinateur. Dans le
chapitre concernant le fonctionnement et l'architecture matérielle du processeur
nous avons étudié le bus interne au processeur interconnectant l'unité arithmétique
et logique, les registres et l'unité de commande. Dans le chapitre concernant la fonc-
tion d'exécution nous avons mis en évidence le rôle du bus de communication entre
le processeur et la mémoire centrale. Nous avons défini plusieurs caractéristiques
importantes des bus notamment le fonctionnement synchrone ou asynchrone des
bus. Nous avons introduit un indicateur important permettant de mesurer l'efficacité
d'un bus : la bande passante qui s'exprime comme le produit de la fréquence par la
largeur du bus. Une autre caractéristique importante est la manière dont les bits sont
transportés. À cet égard on peut classer les bus selon deux grandes catégories :
- Les bus parallèles . Ce sont des bus simples constitués d'autant de « fils » qu'il y a
de bits à transporter. Ces bus sont coûteux et peu fiables pour des distances impor-
tantes. Ils sont utilisés sur des distances courtes, par exemple pour relier le proces-
seur, la mémoire et les unités d'échanges.
- Les bus série . Ils permettent des transmissions sur de grandes distances. Ils utilisent
une seule voie de communication sur laquelle les bits sont sérialisés et envoyés les
uns à la suite des autres.
L'ordinateur qui nous sert de guide et dont nous affinons l'architecture au cours
des différents chapitres est organisé autour d'un bus unique (figure 9.1). En fait nous
avons prolongé le bus reliant processeur et mémoire centrale afin de connecter les
autres composants c'est-à-dire les unités d'échanges (contrôleurs) pilotant les péri-
phériques. Ce type d'architecture a été pendant une longue période l'architecture
générale des ordinateurs. Cette architecture convenait dans la mesure où l'ordinateur
était vu globalement et que les performances des différents composants étaient compa-
tibles. Ces dernières années ont vu une évolution très forte des performances des
processeurs et des mémoires. Par ailleurs les constructeurs ont mis sur le marché des
périphériques de plus en plus sophistiqués aux performances élevées. Enfin le déve-
loppement des interfaces graphiques et des applications multimédia qui véhiculent
de très grandes quantités d'informations ont obligé les constructeurs à faire évoluer
les bus. En effet les bus n'ont pas suivi la même évolution, que l'ensemble des compo-
sants des ordinateurs, et sont devenus un facteur critique pour ce qui concerne les
performances globales. De plus l'organisation autour d'un bus unique est mal adaptée
pour relier des composants hétérogènes aux performances très différentes : la mémoire
et le processeur ont besoin de très hauts débits alors qu'une imprimante ou une
souris se satisfont de flux réduit. Une approche a consisté à mettre en place des
dispositifs matériels permettant à des périphériques d'échanger des informations
avec la mémoire centrale sans utiliser le processeur : les DMA ( Direct Memory Access ).
Ces dispositifs sont encore très largement utilisés. Ce dispositif couplé avec le méca-
nisme d'interruptions permet de rendre asynchrones les entrées-sorties libérant ainsi le